JP3751478B2 - Electromagnetic induction power feeder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として車両に設けられた誘導コネクタに給電する電磁誘導式給電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
実開平06−044301号公報に開示されているように、バッテリ駆動式自動車の給電装置として、電磁誘導現象を利用した誘導コネクタが開示されている。その基本構成は、電磁誘導用のコイル間に磁気回路(閉磁路)を構成し、給電側の一次コイルに交流電力を出力して負荷側の二次コイルに起電力を生じさせるようになっている。
【0003】
ところで、本件出願人は、バッテリ駆動式自動車に限らず、広く一般の自動車の給電装置に上述のような誘導コネクタを採用することを検討している。例えばドアの電装品に車体側から給電する場合、電磁誘導用のコイルが巻装された電磁誘導コアを車体側とドア側とにそれぞれ設け、車体側の電磁誘導コア(一次コア)に巻装されたコイル(一次コイル)とドア側の電磁誘導コア(二次コア)に巻装されたコイル(二次コイル)との間に磁気回路(閉磁路)を構成し、一次コイルに交流を給電して二次コイルに起電力を生じさせることにより、ドア側の電装品に通電するのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような給電システムを確立するためには、誘導コネクタの一次コイルに交流電源を接続する必要がある。ここで、車両の直流電源装置は直流電源であるので、誘導コネクタを直流電源装置に接続するために、直流電源装置と誘導コネクタとの間にインバータを設ける必要があった。
【0005】
しかし、そのようなインバータを設けた場合には、コストがかさむばかりでなく、重量が重くなり、給電機構がかさばるという問題があった。
【0006】
しかも、インバータには、電磁ノイズの発生源となるスイッチング素子が必須の部品として採用されているが、そのようなインバータをさらに設けることは、電磁ノイズの対策も困難になり、誘導コネクタを採用可能な電装品が制約されてしまうという不具合もあった。
【0007】
加えて、インバータは、通常、ケーシング内にスイッチング素子ユニットを初めとする回路ユニット、冷却用のファン、電界コンデンサ、リレー、ヒューズ等を有しており、メンテナンスを要するものである。また、トラブルが生じた場合には、スイッチング素子ユニットやゲートコントロール基板を交換する必要もあるので、そのようなインバータをさらに付加することは、トラブル発生時に複数箇所にわたって点検/修理を行う必要が生じ、メンテナンスも手間になるという問題もあった。
【0008】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性に優れ、軽量でノイズ対策も容易な廉価な給電システムを確立することのできる電磁誘導式給電装置を提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流電源装置と、交流電力出力端子と、前記直流電源装置に接続される変圧用一次コイル及びこの変圧用一次コイルと磁気的に結合されて前記交流電流出力端子に接続される変圧用二次コイルを有する変圧器を含み、前記直流電源装置から前記交流電力出力端子に交流電力を出力するためのインバータとが車体に搭載された車両に設けられる電磁誘導式給電装置において、コネクタ用一次コイルと、このコネクタ用一次コイルとの間で磁気回路を形成するコネクタ用二次コイルとを有する誘導コネクタを備え、この誘導コネクタのコネクタ用一次コイルが、前記交流電流出力端子に接続された前記変圧用二次コイルとは別に設けられてこの変圧用二次コイルとともに共通の前記変圧用一次コイルに磁気的に結合された変圧用コネクタ側二次コイルに接続されている電磁誘導式給電装置である。
【0010】
この発明では、誘導コネクタを採用するに当たり、当該誘導コネクタのコネクタ用一次コイルが、車両の交流電力出力端子に交流電力を出力するインバータの変圧用コネクタ側二次コイルに接続されているので、このインバータを誘導コネクタ用のインバータとして共用することが可能になる。
【0011】
また、前記変圧用コネクタ側二次コイルは、前記交流電力出力端子に接続される変圧用二次コイルと共通の変圧用一次コイルに磁気的に結合されているので、誘導コネクタの電圧を変換する際に、インバータに設けられている変圧用一次コイルを前記交流電力出力端子の変圧用と誘導コネクタの変圧用とに併用することが可能になる。
【0012】
誘導コネクタの態様としては、一次コイルと二次コイルとが互いに対向した状態のまま所定の回動軸回りに相対的に回動可能に配設される回動式コネクタと、一次コイルと二次コイルとが互いに接近/離反可能な接離式コネクタとが考えられる。また、誘導コネクタの使用例としては、二次コイルをドアの電装品に接続することが例示される。
【0013】
前記インバータには、複数の誘導コネクタが接続されていてもよい。この場合には、より多くの誘導コネクタがインバータを共用することになる。
【0014】
前記インバータは、前記変圧器を内蔵するケーシングを備え、このケーシングに、前記変圧用コネクタ側二次コイルと接続されるとともに前記誘導コネクタのコネクタ用一次コイルと接続される誘導コネクタ用出力端子が取り付けられていることが、より好ましい。このようにすると、ケーシングをも共用することが可能になる。また、インバータに対し、例えばワイヤーハーネスを介して誘導コネクタの一次コイルを接続することができる。
【0015】
さらに、前記インバータのスイッチング素子は、接地された金属部材により囲繞されているものであることが好ましい。
【0016】
このようにすると、金属部材によってスイッチング素子による電磁ノイズが可及的に回避された状態で、当該インバータの電力が誘導コネクタの一次コイルに供給されることになる。
【0017】
加えて、前記誘導コネクタは、一次コイルと二次コイルとが互いに対向した状態のまま所定の回動軸回りに相対的に回動可能に配設される回動式コネクタを含んでいることが好ましい。
【0018】
この発明では、例えばヒンジ式のドアに装備された電装品に給電する際に、ドアの開閉状態に拘らず給電を要する電装品に好適に給電することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、詳細に説明する。
【0020】
図1は、本発明の実施形態に係る概略構成を示す回路図である。また図2及び図3は図1の実装例を模式的に示す斜視図である。
【0021】
これらの図を参照して、図示の実施形態に係る車両は、直流電源装置PWと、この直流電源装置PWに対し、入力ハーネスWH1を介して接続されたインバータCVとを車体Bに備えている。
【0022】
上記インバータCVは、ケーシングCV1内にスイッチング素子CV2を有し、このスイッチング素子CV2が上記入力ハーネスWH1により給電されている。
【0023】
スイッチング素子CV2は、例えば、電力用サイリスタやトランジスタが組み合わされた半導体スイッチユニットで構成される。このスイッチング素子CV2は、図示しない基板上等に実装されてスイッチング素子ユニットを構成しており、その周囲は、接地された金属製(例えば鉄)の囲繞板CV3によって囲繞されている。また必要に応じてノイズフィルタを採用してもよい。これにより、スイッチング素子CV2(或いはスイッチング素子ユニット)からの電磁ノイズが遮断されるようになっている。スイッチング素子CV2の出力側には、変圧器CV4の一次コイル(変圧用一次コイル)CV41が接続されている。
【0024】
図示の例において、この一次コイルCV41には、変圧用二次コイルである二次コイルCV42と、変圧用コネクタ側二次コイルである二次コイルCV43とが磁気的に結合されている。各二次コイルCV42、CV43には、整流平滑回路CV5、パルス幅変調用のPWM回路CV6(二次コイルCV42のみ)、フィルタ回路CV7が接続されており、一方の二次コイルCV42側の出力端子T1には、AC出力コンセントB1が、他方の二次コイルCV43側の出力端子T2には、AC/DCコンバータB2を介してDC電源出力コネクタB3が接続されている。
【0025】
ここで、上記変圧用コネクタ側二次コイルである二次コイルCV43には、ケーシングCV1に設けた誘導コネクタ用出力端子T3及び誘導コネクタ用出力端子T3に接続される出力ハーネスWH2を介して誘導コネクタ1(2)が接続されている。
【0026】
上記誘導コネクタ1(2)は、車体Bに取り付けられている回動式のバックドアDB(図2参照)やサイドドアDS(図3参照)に設けられた電装品1a、2aに対して通電するためのものである。本実施形態に適用可能な誘導コネクタとしては、回動式コネクタ1と接離式コネクタ2とが例示される。
【0027】
回動式コネクタ1は、後述するように回動式のドアDB(DS)のヒンジ周りに回動可能な電磁誘導コイル15a、25aを有している誘導コネクタである。この回動式コネクタ1が接続される電装品1aとしては、バックドアDBについてはランプL(図2参照)が、回動式のサイドドアDSについては、パワーウィンド用モータM(図3参照)及びランプが例示される。
【0028】
これに対して、接離式コネクタ2は、各電磁誘導コイル15a、25aが互いに接離可能な誘導コネクタである。この接離式コネクタ2が接続される電装品2aとしては、バックドアDBについては、ワイパー用モータM1、パワードアロック用モータM2(図3参照)、デフォッガーD(図2参照)等が例示され、サイドドアDSについては、パワードアロック用モータM2の他、ドアミラー駆動用モータが例示される。なお図1において、1bは誘導コネクタ1(2)と電装品1a(2a)との間に挿入された整流平滑回路である。
【0029】
なお、図では省略されているが、上記ケーシングCV1には、一壁面に貫通孔が形成されており、この貫通孔を通して入力ハーネスWH1や出力ハーネスWH2等がそれぞれ対応する端子に接続されている。
【0030】
次に、本実施形態に適用可能な誘導コネクタ1、2の構成について説明する。
【0031】
図4は図1の実施形態に採用可能な回動式コネクタ1の斜視図であり、図5は図4の断面図、図6は図4の分解断面図、図7は図4の側面図である。
【0032】
これらの図を参照して、回動式コネクタ1は、車体B側に取り付けられる一次コアユニット10とドアDB(DS)側に取り付けられる二次コアユニット20とをヒンジ軸3で相対的に回動可能に連結したものである。
【0033】
図5に示すように、ヒンジ軸3は、ヘッド3aを備えているとともに、自由端部にねじ穴3bを同心に有しており、このねじ穴3bに螺合するボルト3dによって、両ユニット10、20を分離可能に連結している。
【0034】
各コアユニット10、20は、取り付け板11、21と、取り付け板11、21に突設されたホルダ部12、22と、各ホルダ部12、22に内蔵されたコイルユニット15、25とをそれぞれ有している。
【0035】
各ホルダ部12、22には、それぞれ相手側に向かって開く環状の収容凹部12e、22eがヒンジ軸3の挿通孔12c、22cと同心に形成されており、これによって、内部に収容されているコイルユニット15、25を同心に対向させることができるようになっている。
【0036】
各コイルユニット15、25は、ヒンジ軸3と同心に組み付けられる一次コイル(コネクタ用一次コイル)15a及び二次コイル(コネクタ用二次コイル)25aと、各コイル15a、25aがそれぞれ巻装されたコア15b、25bとで構成されているものである。
【0037】
各コイル15a、25aは、電線を環状に巻回して構成されたものである。また、各コア15b、25bは、例えばフェライト等、磁気抵抗の小さい強磁性体材料で構成される。
【0038】
そして、図示の実施形態では、一次コアユニット10のコイル15aの外周を二次コアユニット20のコイル25aの内周に同心に配置することにより、両者を磁気的に結合したものである。
【0039】
より詳細に説明すると、一方のコイルユニット15のコア15bは、ホルダ部12の収容凹部12eの内奥部に嵌合するフランジ部15dと、このフランジ部15dと同心に形成されたボス部15fとを同心に有する環状の燒結材である。このコア15bの内周にホルダ部12の収容凹部12eを区画するボス12hを同心に嵌合させることにより、ホルダ部12のヒンジ軸挿通孔12cとコア15bとの同心性が確保されている。そして、コイル15aは上記コア15bのボス部15fの外周に巻装されている。また、他方のコイルユニット25のコア25bは、収容凹部22a内に嵌入した有底の筒状体であり、周壁25cと環状の低部25dとを一体に有している。コア25bの内周には、環状に巻回されたコイル25aが嵌入されている。そして、このコイル25aの内周部に相手側のコイル15aを導入することにより、両コイル15a、25aは、径方向に対向した状態で同心に配置されることになる。
【0040】
図示の実施形態に係る二次コイルユニット20のホルダ部22には、ヒンジ軸3と同心に形成された円弧状のスリット22eが形成されている。スリット22eにより、ホルダ部22の外周壁22fは、相手側のホルダ部12の収容凹部12e内に嵌入可能な円筒形状を呈している。これとともに、一次コイルユニット10のホルダ部12の外周壁12fがスリット22e内に嵌入し、互いに相対回動可能な状態で同心性を確保している。さらに一方のホルダ部12の端面12gは、他方のホルダ部22の自由端側に形成した肩部22gに当接される。これにより、両ホルダ部12、22は、ヒンジ軸3によって連結された際、円周方向に相対変位可能な状態で組み付けられる。この結果、各コイルユニット15、25が同心に径方向に対向することになる。
【0041】
各コイル15a、25aの配線を行うために、各ホルダ部12、22には、有底の収容穴16、26が形成され、対応する取り付け板11、21に開口している。これら収容穴16、26内には、コネクタ18、28のリード線17、27が導入され、対応するコイル15a、25aと電気的に接続されている。これにより、一次コイル15aを車体BのインバータCVに、二次コイル25aを電装品1aにそれぞれ電気的に接続することが可能になっている。
【0042】
次に上述した回動式コネクタ1と併用される接離式コネクタ2の具体例について図2及び図3並びに図8以下を参照しながら説明する。
【0043】
図8は本発明に適用可能な接離式コネクタ2の一例であって、ドアが開放状態のときを示す断面図であり、図9はドアを閉じつつある瞬間における図8の接離式コネクタの断面図であり、図10は図8のコネクタの嵌合状態を示す断面図である。
【0044】
これらの図を参照して、接離式コネクタ2は、互いに接離可能な二つのコイルユニット210、220を有しており、一方のコイルユニット210を車体Bの開口縁部に設け、他方のコイルユニット220を、ドアDB(DS)の、上記一方のコイルユニット210に対し嵌合可能に対向する位置に取り付けている。
【0045】
一方のコイルユニット210は、車体Bに形成された収容凹部212内に収容されたスライダ213を有している。収容凹部212及びスライダ213は、いずれも円形断面に形成されており、収容凹部212の周方向複数箇所には、回り止めとなる軸方向のリブ212aが突設されている。他方、スライダ213の外周面には、リブ212aとスライド嵌合するスリット213aが、各リブ212a毎に形成されている。これによりスライダ213は、軸方向にのみ変位可能に収容凹部212内に収容されている。また、収容凹部212の開口縁には、図示しないストッパが設けられており、このストッパによって、図10に示す接合位置を超えてスライダ213が車体Bよりも突出するのを阻止している。
【0046】
スライダ213の前面には、円形の凹部213bが形成されており、この凹部213bには、コア214のフランジ部214aが嵌装され、コア214をドアDB(DS)に向けて同心に突出させている。コア214は、例えばフェライト粉末を燒結して形成され、フランジ部214aを同心に有する円柱体214bを有しているとともに、この円柱体214bには一次コイル215が巻回されているものである。さらに、図示の例では、環状の永久磁石216がスライダ213の前面に埋設されている。
【0047】
上記スライダ213と収容凹部212の間には、複数のコイルばね217が介装されている。このコイルばね217は、自由状態において、スライダ213を収容凹部212の内奥側に退避させた状態に保持している。この退避位置では、図8に示すように、スライダ213に取り付けられたコア214のうち円柱体214bの先端のみが車体Bの外面から突出した状態になる。また、コイルばね217は、次に説明するコイルユニット210、220の結合状態において、ドアDB(DS)側のコイルユニット220に設けた永久磁石223と上記永久磁石216との磁力によって、スライダ213が引っ張られ、スライダ213を介して一次コイル215が接合位置に移動するのを許容する。
【0048】
次に、ドアDB(DS)側のコイルユニット220は、ドアDB(DS)に埋設されたコア221を有している。このコア221は、例えばフェライト粉末を燒結して形成された有底の円筒形状に形成されているものである。コア221の内周部221aには、電線を円筒形状に巻回してなる二次コイル222が同心に嵌合されている。また、ドアDB(DS)には、上記コア221の外方に同心に配置された永久磁石223が嵌装されている。この永久磁石223は、ドアDB(DS)を閉じたときに、上述した車体B側のコイルユニット210の永久磁石216と引き合うことによって、車体B側のコイルユニット210をコイルばね217の弾性力に抗して引っ張り、スライダ213を介して一次コイル215を接合位置に移動するためのものである。
【0049】
以上の構成では、ドアDB(DS)が開いている状態では、図8に示すように、各コイルユニット210、220は、互いに離れた位置関係となる。この状態では、両コイルユニット210、220に設けた両永久磁石216、223の間では引っ張り力が作用せず、一次コイル215は、二次コイル222と離れている。この結果、二次コイル222に起電力が生じることはなく、ドアDB(DS)の電装品2aに通電されることはない。
【0050】
他方、ドアDB(DS)を閉じる方向に回動すると、ドアが閉じる直前に両コイルユニット210、220が突き合わされて、車体B側のコイルユニット210のスライダ213に設けたコア214の円柱体214bがドアDB(DS)側のコイルユニット220の二次コイル222内に臨んで先端部が導入される。
【0051】
ドアDB(DS)が閉じると、両コイルユニット210、220に設けた永久磁石216、223が互いに引き合い、スライダ213をドアDB(DS)の方へ引き寄せることになる。ここで、ドアDB(DS)が閉じた瞬間には、慣性力によってドアDB(DS)の縁と車体BとのクリアランスC(図9参照)が狭まるように、ドアDB(DS)の縁が僅かではあるが急激に弾性変形し、これに伴って、ドアDB(DS)側のコイルユニット220が車体B側のコイルユニット210に対して急激に接近する。しかし、図示の実施形態では、コイルユニット210のスライダ213がコイルばね217によって収容凹部212の内奥側に退避しているので、コイルばね217が弾性変形して抗力を与えることと相俟って、スライダ213はゆっくりと移動し、やがて、図10に示すように、両永久磁石216、223が接合する。この結果、ドアDB(DS)を閉じた瞬間に生じる弾性変形によってコア214、221同士が過度に衝合することはない。
【0052】
両永久磁石216、223が接合すると、コア214の円柱体214bがコア221内に入り込み、一次コイル215が二次コイル222内で径方向に対向することになる。他方、車体B側のコア214のフランジ部214aにドアDB(DS)側のコア221の端面221cが当接するとともに、円柱体214bの端面がコア221の内底部に当接し、両コア214、220によって、コイル215、222を貫通する磁気回路が形成される。これにより、車体Bから一次コイル215に通電されると、電磁誘導現象によって二次コイル222に起電力が生じ、二次コイル222に接続された電装品2aに通電することが可能になる。なおこの過程でドアDB(DS)は、上述した弾性変形から自然状態に復帰する。
【0053】
次に、ドアDB(DS)を開くと、両コイルユニット210、220が互いに離れて永久磁石216、223による引っ張り力がほとんど働かなくなるところで、コイルばね217が自由状態に復帰し、スライダ213を収容凹部212の内奥側の退避位置に戻すことになる。
【0054】
そして、上述したコネクタ1、2を適宜採用することにより、ドアDB(DS)の電装品1a、2aの通電特性に適合した好適な通電システムを確立することができるのである。
【0055】
以上説明したように、本実施形態によれば、車体Bの交流電力出力端子(例えばAC出力コンセントB1)に接続されたインバータCVを誘導コネクタ1(2)用のインバータとして共用することが可能になるので、誘導コネクタ1(2)を採用した給電システムを確立するに当たり、コストを低減することができ、重量がかさむことも少なくなり、給電機構が簡素化する。しかも、インバータCVを共用していることから、電磁ノイズの対策も一元化されて容易になり、誘導コネクタ1(2)をより広範な電装品1a、2aに採用することが可能になる。加えて、インバータCVのメンテナンスにおいても、トラブル発生時に単一箇所を点検/修理すればよく、作業が容易になるという利点もある。したがって本実施形態によれば、メンテナンス性に優れ、軽量でノイズ対策も容易な廉価な給電システムを確立することができるという顕著な効果を奏する。
【0056】
また、インバータCVのケーシングCV1には、コネクタ用の出力端子T3が取り付けられており、この出力端子T3に接続された出力ハーネスWH2を介して誘導コネクタ1(2)がインバータCVに接続されているので、ケーシングCV1をも共用することが可能になる。この結果、ノイズの出入口となる入出力線や、ケーシングCV1に出力ハーネスWH2を取り付ける際の貫通孔を可及的に少なくすることができ、ノイズ防止対策を容易に行うことが可能になる。また、配線作業やメンテナンス作業も容易になるという利点がある。
【0057】
特に、前記誘導コネクタ1(2)が、前記インバータCVに内蔵されている変圧器CV4の一次コイル(変圧用一次コイル)CV41と磁気的に結合される二次コイル(変圧用コネクタ側二次コイル)CV43を介して当該インバータCVに接続されているので、誘導コネクタ1(2)の電圧を変換する際に、インバータCVに接続されている変圧器CV4をも誘導コネクタ1(2)用の変圧器CV4として併用することが可能になり、一層コストの低廉化に寄与することになる。
【0058】
また、前記インバータCVのスイッチング素子CV2がケーシングCV1内で金属部材(囲繞板CV3)により囲繞されているので、囲繞板CV3によってスイッチング素子CV2による電磁ノイズが可及的に回避された状態で、当該インバータCVの出力電圧が誘導コネクタ1(2)に出力されることになり、ノイズの影響を可及的に抑制し、誘導コネクタ1(2)をより広範な電装品1a、2aに採用することが可能になるという利点がある。
【0059】
加えて、誘導コネクタが上述した回動式コネクタ1である場合、この回動式コネクタ1は、一次コイル15aと二次コイル25aとが互いに対向した状態のまま所定のヒンジ軸3の回りに相対的に回動可能に配設されるので、例えばヒンジ式のドアDB(DS)に装備された電装品1a、2aに給電する際に、ドアの開閉状態に拘らず給電を要する電装品1aに好適に給電することが可能になり、より誘導コネクタの汎用性が高まるという利点がある。
【0060】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【0061】
例えば、一つのインバータCVに対し、複数の誘導コネクタ1(2)を接続してもよい。その態様としては、同種の誘導コネクタが複数個接続されている場合であってもよく、回転式コネクタ1と接離式コネクタ2とが併用されていてもよい。誘導コネクタ1(2)が複数個接続している場合には、インバータCVの一元管理が一層容易になるという利点がある。
【0062】
なお、図11は、本発明とは別の態様を示すもので、図11は、インバータCVのスイッチング素子CV2と変圧器CV4との間に直接誘導コネクタの一次コイル15(215)を接続する構成を採用したものを示している。
【0063】
これに対して、図12は、本発明の実施の形態を示したもので、変圧器CV4に既設されている二次コイルCV43を変圧用二次コイル、二次コイルCV42を変圧用コネクタ側二次コイルとし、この二次コイルCV42の下流端(フィルタ回路と出力端子T1との間)に誘電コネクタの一次コイル15を接続する構成を採用したものを示している。
【0064】
また、本発明の別の実施の形態として、図13に示すように、変圧器CV4に既設された二次コイルCV42、CV43とは別個の二次コイルCV44を接続用として設け、この二次コイルCV44に誘導コネクタ1(2)を接続してもよい。この場合には、部品点数は増加するが、誘導コネクタ1(2)の接続用として設けられた二次コイルの仕様を変更するだけで誘導コネクタ1(2)の電圧を所望の値に設定/変更することが可能になり、メンテナンス性や設計の自由度が向上するという利点がある。
【0065】
図4以下の構成では、車体B側にユニット20を設け、ドアDB(DS)にユニット10を設けてもよい。同様に、図8以下の構成では、車体B側にユニット220を設け、ドアDB(DS)にユニット210を設けてもよい。或いは、電装品1a、2aの態様に応じて、回動式コネクタ1を複数個設けたり、接離式コネクタを複数個設けてもよい。
【0066】
さらに、上述した誘導コネクタ1(2)のうち、接離式コネクタ2の用途としては、ヒンジ式ドアに限らず、スライド式のドアに適用することも可能である。加えて、各コネクタ1、2をドアの電装品以外の給電目的で採用してもよい。
【0067】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車体の交流電力出力端子に接続されたインバータを誘導コネクタ用のインバータとして共用することが可能になるので、誘導コネクタを採用した給電システムを確立するに当たり、コストを低減することができ、重量がかさむことも少なくなり、給電機構が簡素化する。しかも、インバータを共用していることから、電磁ノイズの対策も一元化されて容易になり、誘導コネクタをより広範な電装品に採用することが可能になる。加えて、インバータのメンテナンスにおいても、トラブル発生時に単一箇所を点検/修理すればよく、作業が容易になるという利点もある。したがって本発明によれば、メンテナンス性に優れ、軽量でノイズ対策も容易な廉価な給電システムを確立することができるという顕著な効果を奏する。
【0069】
さらに、前記誘導コネクタ用出力端子が前記インバータに内蔵されている変圧器の変圧用コネクタ側二次コイルに接続されているので、誘導コネクタの電圧を変更する際に、インバータに接続されている変圧器をも誘導コネクタ用の変圧器として併用することが可能になり、一層コストの低廉化に寄与することになる。
【0070】
さらに、前記変圧器に、前記交流電力出力端子に接続される変圧用二次コイルとは別個の変圧用コネクタ側二次コイルを設け、この変圧用コネクタ側二次コイルに前記誘導コネクタ用出力端子が接続されているので、この変圧用コネクタ側二次コイルの仕様を変更するだけで誘導コネクタの電圧を所望の値に設定/変更することが可能になり、メンテナンス性や設計の自由度が向上するという利点がある。
【0071】
特に、前記インバータに複数の誘導コネクタが接続されている場合には、より多くの誘導コネクタが車体のインバータを共用することになり、インバータの一元管理が容易になる。
【0072】
また、インバータのケーシングに誘導コネクタの一次コイルと接続される誘導コネクタ用出力端子が取り付けられている場合には、ケーシングをも共用することが可能になる結果、ノイズの出入口となる入出力線や、ケーシングに出力ハーネスを取り付ける際の貫通孔を可及的に少なくすることができ、ノイズ防止対策を容易に行うことが可能になる。また、配線作業やメンテナンス作業も容易になるという利点がある。
【0073】
また、前記インバータのスイッチング素子が金属部材により囲繞されているものである場合には、金属部材によってスイッチング素子による電磁ノイズが可及的に回避された状態で、当該インバータの電圧が誘導コネクタの一次コイルに出力されることになり、ノイズの影響を可及的に抑制し、誘導コネクタをより広範な電装品に採用することが可能になるという利点がある。
【0074】
加えて、前記誘導コネクタが、一次コイルと二次コイルとが互いに対向した状態のまま所定の回動軸回りに相対的に回動可能に配設される回動式コネクタを含んでいる場合には、例えばヒンジ式のドアに装備された電装品に給電する際に、ドアの開閉状態に拘らず給電を要する電装品に好適に給電することが可能になり、より誘導コネクタの汎用性が高まるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る概略構成を示す回路図である。
【図2】 図1の実装例(バックドアの例)を模式的に示す斜視図である。
【図3】 図1の別の実装例(サイドドアの例)を模式的に示す斜視図である。
【図4】 図1の実施形態に採用可能な回動式コネクタの斜視図である。
【図5】 図4の断面図である。
【図6】 図4の分解断面図である。
【図7】 図4の側面図である。
【図8】 本発明に適用可能な接離式コネクタの一例であって、ドアが開放状態のときを示す断面図である。
【図9】 ドアを閉じつつある瞬間における図8の接離式コネクタの断面図である。
【図10】 図8のコネクタの嵌合状態を示す断面図である。
【図11】 本発明とは別の実施形態に係る回路図である。
【図12】 本発明の別の実施形態に係る回路図である。
【図13】 本発明の別の実施形態に係る回路図である。
【符号の説明】
B 車体
B1 AC出力コンセント(交流電力出力端子)
DB バックドア
CV インバータ
CV1 ケーシング
CV2 スイッチング素子
CV3 囲繞板(金属部材)
CV4 変圧器
CV41 一次コイル(変圧用一次コイル)
CV42 二次コイル(変圧用二次コイルまたは変圧用コネクタ側二次コイル)
CV43 二次コイル(変圧用コネクタ側二次コイルまたは変圧用二次コイル)
CV44 二次コイル(変圧用コネクタ側二次コイル)
PW 直流電源装置
T3 誘導コネクタ用出力端子
1 回動式コネクタ(誘導コネクタ)
1a、2a 電装品
2 接離式コネクタ(誘導コネクタ)
15a 一次コイル(コネクタ用一次コイル)
25a 二次コイル(コネクタ用二次コイル) [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic induction power feeding device that feeds power mainly to an induction connector provided in a vehicle.
[0002]
[Prior art]
As disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 06-04301, an induction connector using an electromagnetic induction phenomenon is disclosed as a power supply device for a battery-driven automobile. The basic configuration is that a magnetic circuit (closed magnetic circuit) is formed between coils for electromagnetic induction, and AC power is output to the primary coil on the power supply side to generate electromotive force on the secondary coil on the load side. Yes.
[0003]
By the way, the present applicant is considering not only the battery-powered automobile but also the adoption of the induction connector as described above in a general automobile power supply device. For example, when power is supplied to the electrical components of a door from the vehicle body side, electromagnetic induction cores with coils for electromagnetic induction are provided on the vehicle body side and the door side, respectively, and wound on the electromagnetic induction core (primary core) on the vehicle body side. A magnetic circuit (closed magnetic circuit) is configured between the coil (primary coil) and the coil (secondary coil) wound around the electromagnetic induction core (secondary core) on the door side, and AC is supplied to the primary coil. Then, by generating an electromotive force in the secondary coil, the electrical component on the door side is energized.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to establish the power supply system as described above, it is necessary to connect an AC power source to the primary coil of the induction connector. Here, since the DC power supply device of the vehicle is a DC power supply, it is necessary to provide an inverter between the DC power supply device and the induction connector in order to connect the induction connector to the DC power supply device.
[0005]
However, when such an inverter is provided, there is a problem that not only the cost is increased, but also the weight is increased and the power feeding mechanism is bulky.
[0006]
In addition, switching elements that are the source of electromagnetic noise are used as essential components for inverters. However, providing such an inverter makes it difficult to take countermeasures against electromagnetic noise, and induction connectors can be used. There was also a problem that the electrical components were restricted.
[0007]
In addition, the inverter usually has a circuit unit including a switching element unit, a cooling fan, an electric field capacitor, a relay, a fuse and the like in the casing, and requires maintenance. In addition, when trouble occurs, it is necessary to replace the switching element unit and the gate control board. Therefore, the addition of such an inverter necessitates inspection / repair at a plurality of locations when trouble occurs. There was also a problem that maintenance was troublesome.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic induction power supply device that is capable of establishing an inexpensive power supply system that is excellent in maintainability, is light in weight, and is easy to prevent noise. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a DC power supply device, an AC power output terminal,A transformer having a transformer primary coil connected to the DC power supply device and a transformer secondary coil magnetically coupled to the transformer primary coil and connected to the AC current output terminal;In an electromagnetic induction power supply device provided in a vehicle mounted on a vehicle body with an inverter for outputting AC power from the DC power supply device to the AC power output terminal,For connectorPrimary coil and thisFor connectorForm a magnetic circuit with the primary coilFor connectorAn inductive connector having a secondary coil;For this induction connector connectorThe primary coilA transformer connector side secondary coil provided separately from the transformer secondary coil connected to the AC current output terminal and magnetically coupled to the transformer primary coil in common with the transformer secondary coil.This is a connected electromagnetic induction power supply device.
[0010]
In this invention, when adopting the induction connector,For connectorThe primary coil of the inverter that outputs AC power to the AC power output terminal of the vehicleSecondary coil for connector side for transformerIt is possible to share this inverter as an inverter for an induction connector.
[0011]
Further, since the transformer connector side secondary coil is magnetically coupled to the transformer primary coil common to the transformer secondary coil connected to the AC power output terminal, the voltage of the induction connector is converted. In this case, it becomes possible to use the primary coil for transformer provided in the inverter for both the transformation of the AC power output terminal and the transformation of the induction connector.
[0012]
As an aspect of the induction connector, the primary coil and the secondary coil are arranged so as to be relatively rotatable around a predetermined rotation axis while the primary coil and the secondary coil face each other, and the primary coil and the secondary coil. A contact / separation type connector that allows the coil to approach / separate from each other is conceivable. Moreover, as an example of use of the induction connector, it is exemplified that the secondary coil is connected to the electrical component of the door.
[0013]
A plurality of induction connectors may be connected to the inverter. In this case, more induction connectors share the inverter.
[0014]
The inverterComprises a casing containing the transformer, and the casing is connected to the transformer connector side secondary coil and the casingInduction connectorFor connectorThe output terminal for the induction connector connected to the primary coil is installed.But morepreferable. If it does in this way, it will also become possible to share a casing. Further, the primary coil of the induction connector can be connected to the inverter via, for example, a wire harness.
[0015]
Furthermore, it is preferable that the switching element of the inverter is surrounded by a grounded metal member.
[0016]
If it does in this way, the electric power of the said inverter will be supplied to the primary coil of an induction | guidance | derivation connector in the state in which the electromagnetic noise by a switching element was avoided as much as possible by the metal member.
[0017]
In addition, the induction connector may include a rotary connector that is disposed so as to be relatively rotatable around a predetermined rotation axis while the primary coil and the secondary coil face each other. preferable.
[0018]
In the present invention, for example, when power is supplied to an electrical component mounted on a hinged door, it is possible to suitably supply power to an electrical component that requires power supply regardless of the open / closed state of the door.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0020]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are perspective views schematically showing the mounting example of FIG.
[0021]
With reference to these drawings, the vehicle according to the illustrated embodiment includes a DC power supply device PW and an inverter CV connected to the DC power supply device PW via an input harness WH1 in a vehicle body B. .
[0022]
The inverter CV has a switching element CV2 in the casing CV1, and the switching element CV2 is fed by the input harness WH1.
[0023]
The switching element CV2 is constituted by, for example, a semiconductor switch unit in which a power thyristor and a transistor are combined. The switching element CV2 is mounted on a substrate (not shown) or the like to constitute a switching element unit, and its periphery is surrounded by a grounded metal (for example, iron) surrounding board CV3. Moreover, you may employ | adopt a noise filter as needed. Thereby, the electromagnetic noise from switching element CV2 (or switching element unit) is interrupted | blocked. On the output side of the switching element CV2, the primary coil of the transformer CV4(Primary coil for transformer)CV41 is connected.
[0024]
In the illustrated example, the primary coil CV41 includesSecondary coil for transformerSecondary coil CV42And a secondary coil CV43 which is a transformer side secondary coilAre magnetically coupled. A rectifying / smoothing circuit CV5, a pulse width modulation PWM circuit CV6 (only the secondary coil CV42), and a filter circuit CV7 are connected to the secondary coils CV42 and CV43, and an output terminal on one secondary coil CV42 side. An AC output outlet B1 is connected to T1, and an output terminal T2 on the other secondary coil CV43 side is connected to a DC power output connector B3 via an AC / DC converter B2.
[0025]
Where aboveIt is a secondary coil on the connector side for transformerThe induction coil 1 (2) is connected to the secondary coil CV43 through an output harness WH2 connected to the induction connector output terminal T3 and the induction connector output terminal T3 provided in the casing CV1.
[0026]
The induction connector 1 (2) energizes the electrical components 1a and 2a provided on the rotary back door DB (see FIG. 2) and the side door DS (see FIG. 3) attached to the vehicle body B. Is to do. As an induction | guidance | derivation connector applicable to this embodiment, the
[0027]
The
[0028]
On the other hand, the contact /
[0029]
Although not shown in the figure, the casing CV1 has a through hole formed in one wall surface, and the input harness WH1, the output harness WH2, and the like are connected to corresponding terminals through the through hole.
[0030]
Next, the structure of the induction | guidance |
[0031]
4 is a perspective view of the
[0032]
With reference to these drawings, the
[0033]
As shown in FIG. 5, the
[0034]
Each of the
[0035]
Each
[0036]
Each
[0037]
Each of the
[0038]
In the illustrated embodiment, the outer periphery of the coil 15a of the
[0039]
More specifically, the core 15b of one of the
[0040]
An arc-shaped
[0041]
In order to perform wiring of the
[0042]
Next, a specific example of the contact /
[0043]
FIG. 8 is an example of a contact /
[0044]
Referring to these drawings, the contact /
[0045]
One
[0046]
A
[0047]
A plurality of
[0048]
Next, the door DB (DS)
[0049]
In the above configuration, when the door DB (DS) is open, the
[0050]
On the other hand, when the door DB (DS) is rotated in the closing direction, the
[0051]
When the door DB (DS) is closed, the
[0052]
When both
[0053]
Next, when the door DB (DS) is opened, the coil springs 217 return to the free state and the
[0054]
Then, by appropriately adopting the
[0055]
As described above, according to the present embodiment, the inverter CV connected to the AC power output terminal (for example, AC output outlet B1) of the vehicle body B can be shared as an inverter for the induction connector 1 (2). Therefore, in establishing a power supply system that employs the induction connector 1 (2), the cost can be reduced, the weight is reduced, and the power supply mechanism is simplified. In addition, since the inverter CV is shared, countermeasures against electromagnetic noise are unified and facilitated, and the induction connector 1 (2) can be employed in a wider range of electrical components 1a and 2a. In addition, the maintenance of the inverter CV also has the advantage that the work can be facilitated by checking / repairing a single location when a trouble occurs. Therefore, according to the present embodiment, there is a remarkable effect that it is possible to establish an inexpensive power supply system that is excellent in maintainability, lightweight, and easy to take noise countermeasures.
[0056]
Further, a connector output terminal T3 is attached to the casing CV1 of the inverter CV, and the induction connector 1 (2) is connected to the inverter CV via an output harness WH2 connected to the output terminal T3. Therefore, it is possible to share the casing CV1. As a result, input / output lines serving as noise entrances and through holes when attaching the output harness WH2 to the casing CV1 can be reduced as much as possible, and noise prevention measures can be easily taken. In addition, there is an advantage that wiring work and maintenance work become easy.
[0057]
In particular, the induction connector 1 (2) is a primary coil of the transformer CV4 built in the inverter CV.(Primary coil for transformer)Secondary coil magnetically coupled to CV41(Connector side secondary coil for transformer)Since it is connected to the inverter CV via the
[0058]
Further, since the switching element CV2 of the inverter CV is surrounded by the metal member (the surrounding board CV3) in the casing CV1, the electromagnetic noise due to the switching element CV2 is avoided as much as possible by the surrounding board CV3. The output voltage of the inverter CV is output to the induction connector 1 (2), the influence of noise is suppressed as much as possible, and the induction connector 1 (2) is adopted in a wider range of electrical components 1a, 2a. There is an advantage that becomes possible.
[0059]
In addition, when the induction connector is the
[0060]
The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
[0061]
For example, a plurality of induction connectors 1 (2) may be connected to one inverter CV. As an aspect thereof, a plurality of induction connectors of the same type may be connected, and the
[0062]
In addition, FIG. 11 shows an aspect different from the present invention, and FIG.Adopting a structure in which the primary coil 15 (215) of the induction connector is directly connected between the switching element CV2 of the inverter CV and the transformer CV4.Shows what you did.
[0063]
On the other hand, FIG. 12 shows an embodiment of the present invention.Existing in transformer CV4The secondary coil CV43 is a transformer secondary coil, the secondary coil CV42 is a transformer connector side secondary coil, and this secondary coil CV42.At the downstream end (between the filter circuit and the output terminal T1)
[0064]
As another embodiment of the present invention,As shown in FIG. 13, a secondary coil CV44 separate from the secondary coils CV42 and CV43 already provided in the transformer CV4 is provided for connection, and the induction connector 1 (2) is connected to the secondary coil CV44. Also good. In this case, although the number of parts increases, the voltage of the induction connector 1 (2) can be set to a desired value simply by changing the specification of the secondary coil provided for connection of the induction connector 1 (2). It is possible to change, and there is an advantage that the maintainability and the freedom of design are improved.
[0065]
In the configuration below FIG. 4, the
[0066]
Furthermore, the application of the contact /
[0067]
It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inverter connected to the AC power output terminal of the vehicle body can be shared as the inverter for the induction connector. Therefore, in establishing a power supply system that employs the induction connector. The cost can be reduced, the weight is reduced, and the power feeding mechanism is simplified. In addition, since the inverter is shared, the countermeasures against electromagnetic noise are unified and facilitated, and the induction connector can be used in a wider range of electrical components. In addition, the maintenance of the inverter also has the advantage that it is only necessary to inspect / repair a single location when trouble occurs, and the work becomes easy. Therefore, according to the present invention, there is a remarkable effect that it is possible to establish an inexpensive power supply system that is excellent in maintainability, is lightweight, and is easy to take noise countermeasures.
[0069]
Further, the output terminal for the induction connector is a transformer built in the inverter.Transformer connector sideConnected to secondary coilBecauseWhen changing the voltage of the induction connector, the transformer connected to the inverter can also be used as a transformer for the induction connector, which contributes to further cost reduction.
[0070]
Furthermore, the transformer is connected to the AC power output terminal.For transformerSeparate from secondary coilTransformer connector sideA secondary coil is provided and thisTransformer connector sideThe induction connector output terminal is connected to the secondary coil.So this transformer connector sideBy simply changing the specifications of the secondary coil, the voltage of the induction connector can be set / changed to a desired value, and there is an advantage that the maintainability and the degree of design freedom are improved.
[0071]
In particular, when a plurality of induction connectors are connected to the inverter, more induction connectors share the inverter of the vehicle body, and centralized management of the inverter becomes easy.
[0072]
In addition, when the output terminal for the induction connector connected to the primary coil of the induction connector is attached to the casing of the inverter, the casing can also be shared. In addition, it is possible to reduce as many through-holes as possible when attaching the output harness to the casing, and it is possible to easily take noise prevention measures. In addition, there is an advantage that wiring work and maintenance work become easy.
[0073]
Further, when the switching element of the inverter is surrounded by a metal member, the voltage of the inverter is the primary voltage of the induction connector in a state where electromagnetic noise due to the switching element is avoided as much as possible by the metal member. As a result, the influence of noise is suppressed as much as possible, and the induction connector can be used in a wider range of electrical components.
[0074]
In addition, when the induction connector includes a rotary connector that is disposed so as to be relatively rotatable around a predetermined rotation axis while the primary coil and the secondary coil face each other. For example, when power is supplied to electrical components mounted on a hinged door, it is possible to supply power appropriately to electrical components that require power supply regardless of the open / closed state of the door, and the versatility of the induction connector is further increased. There is an advantage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the mounting example (back door example) of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view schematically showing another mounting example (example of a side door) in FIG. 1;
4 is a perspective view of a rotary connector that can be employed in the embodiment of FIG. 1;
FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG.
6 is an exploded cross-sectional view of FIG.
7 is a side view of FIG. 4. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a contact / separation type connector applicable to the present invention when the door is open.
9 is a cross-sectional view of the contact / separation-type connector of FIG. 8 at the moment when the door is being closed.
10 is a cross-sectional view showing a fitting state of the connector of FIG.
FIG. 11 shows the present invention.Different fromIt is a circuit diagram concerning an embodiment.
FIG. 12 is a circuit diagram according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
B body
B1 AC output outlet (AC power output terminal)
DB backdoor
CV inverter
CV1 casing
CV2 switching element
CV3 Go board (metal member)
CV4 transformer
CV41 primary coil(Primary coil for transformer)
CV42 secondary coil(Secondary coil for transformer or secondary coil for transformer connector)
CV43 secondary coil(Secondary coil for connector on transformer or secondary coil for transformer)
CV44 secondary coil(Connector side secondary coil for transformer)
PW DC power supply
Output terminal for T3 induction connector
1 Rotating connector (induction connector)
1a, 2a Electrical components
2 Contact / separation type connector (induction connector)
15a Primary coil (Primary coil for connector)
25a Secondary coil (secondary coil for connectors)
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